Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тяговые двигатели переменного тока тепловоза

Маневровые локомотивы

Тяговые электродвигатели переменного тока

Асинхронные короткозамкнутые электродвигатели очень просты по конструкции; они обладают высокой надежностью в эксплуатации, низкой стоимостью изготовления и ремонта меньшими габаритными размерами и массой по сравнению с электродвигателями постоянного тока, не требуют особого ухода, кроме наблюдения за подшипниками, изоляцией, контактными соединениями, и имеют удовлетворительные тяговые свойства. При повышении частоты вращения ротора выше синхронной (частоты вращения магнитного поля) автоматически переходят в генераторный режим без каких-либо переключений, что упрощает электрическую схему при использовании электрического торможения.

Наряду с достоинствами асинхронные электродвигатели имеют ряд недостатков, затрудняющих их использование на подвижном составе. Пусковая характеристика двигателя с короткозамкнутым ротором при постоянной частоте тока не обеспечивает высоких ускорений, так как момент при трогании относительно мал и увеличивается до максимального значения с ростом скорости. Управление частотой вращения электродвигателя затруднено. Воздушный зазор между статором и ротором очень мал. Увеличение зазора повышает массу и увеличивает размеры двигателя. Пуск электродвигателя с короткозамкнутым ротором связан с большими потерями мощности и нагреванием обмоток.

Успехи силовой полупроводниковой техники и средств автоматики позволяют создать надежные и экономичные статические преобразователи частоты с приемлемыми для тепловозов размерами и массой. Этим обусловливается практическое применение в тепловозной тяге передачи переменного тока с асинхронными коротко-замкнутыми электродвигателями, тем более что для тепловозов с

Рис. 3.23. Тяговый асинхронный электродвигатель ЭД-900 (продольный и поперечныйразрезы):

1 — вал; 2- шайба; 3- роликовые подшипники; 4 — подшипниковые щиты; 5- втулка; 6 -сердечник ротора; 7-обмотка статора; Я—сердечник статора; 9-корпус (остов); 10 кожух защитный; 1/- короткозамкнутая обмотка ротора; 12— паз сердечника ротора; 13- паз сердечника статора; 14- прилив; 15 вентиляционный канал; 16- коробка зажимов; 17- вентиляционные отверстия в сердечнике ротора дизелями мощностью более 2940 кВт в секции при использовании тяговых электродвигателей постоянного тока придется существенно усложнять их конструкцию (применять сборные или сварные остовы, компенсационные обмотки и т. п. или увеличивать число осей). Харьковский завод «Электротяжмаш» им. Ленина, Ворошиловград-ский тепловозостроительный завод им. Октябрьской революции и Таллиннский электромеханический завод им. Калинина создали макетный тепловоз ТЭ120 мощностью 2940 кВт с передачей переменного тока, на котором используются асинхронные короткозамкнутые тяговые электродвигатели ЭД-900 (рис. 3.2.3) с опорно-рамной подвеской (см. табл. 3.4).

В тяговых машинах переменного тока магнитопровод, выполняемый из листов электротехнической стали, не может служить одновременно остовом машины (недостаточная устойчивость его формы), поэтому он закреплен в корпусе статора. Толщина стенок корпуса (остова) определяется из условий прочности и сопряжения с другими частями машины: подшипниковыми щитами, деталями воздуховода и др.

Основные части двигателя: статор, ротор и торцовые щиты с подшипниками. Статор включает корпус 9, сердечник 8, обмотку 7 и нажимные шайбы. Литой круглый корпус имеет внутренние осевые ребра жесткости, образующие каналы для прохода охлаждающего статор воздуха. Для входа и выхода воздуха остов имеет два люка. Выходной люк снабжен защитным кожухом, предохраняющим от попадания внутрь двигателя воды (при мойке тележек).

Читайте так же:
Тепловой расцепитель автоматического выключателя это

Пакет статора набирают из листов электротехнической стали на специальные призмы и закрепляют нажимными шайбами. Обмотку статора (двухслойную петлевую) укладывают в пазы сердечника статора и закрепляют в них изоляционными клиньями. Лобовые части катушки обмотки статора закрепляют конусными кольцами. Обмотанный статор обтачивают по призмам и запрессовывают в корпус. Изоляция от корпуса обмотки статора выполнена из полиамидной пленки. Ротор включает вал 1, втулку (остов) 5, сердечник 6″ и обмотку 1/.

На вал напрессована втулка в виде трубы, а на нее— сердечник ротора, набранный из листов электротехнической стали. Коротко замкнутая обмотка выполнена в виде «беличьей клетки» путем заливки пазов и торцов сердечника алюминиевым сплавом. Воздушный зазор между статором и ротором I,Г> мм Конструкция подшипниковых узлов подобна подшипниковым узлам тяговых электродвигателей постоянного тока.

ВОЗБУДИТЕЛИ, ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ

Тяговые электродвигатели и их использование на электротранспорте

Подписка на рассылку

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

Тяговый электродвигатель (рис.1) — устройство, которое способно преобразовывать поступающую электрическую энергию (переменного и постоянного тока) в механическую. Такой тип двигателей используется для приведения в движение следующих видов транспорта:

  • электровоза,
  • тепловоза,
  • троллейбуса,
  • трамвая,
  • электромобиля.

Главное отличие таких силовых агрегатов от электродвигателей больших мощностей состоит в том, что им необходимы определенные условия для монтажа, а также достаточно ограниченное место для размещения. В результате этого и возникла спецификация конструкции, которой характеризуется тяговый электродвигатель.

В отличие от электродвигателей общего назначения тяговые способны вести свою работу во множестве режимов. Данные режимы сопровождаются изменением в частоте вращения ротора.

Классификация тяговых двигателей

Существуют следующие разновидности данных устройств:

  • по используемому току (постоянные и переменные),
  • по конструкции (линейные и вращающиеся),
  • по типу (синхронные и асинхронные),
  • по системе передачи усилия (индивидуальный и групповой),
  • по способу питания (от контакной сети и от аккумулятора).

Зачастую эксплуатация такого устройства, как тяговый электродвигатель, может быть связана с механическими и тепловыми перегрузками, толчками и тряской. Именно поэтому его конструкция отличается повышенной прочностью узлов и деталей — как в механической, так и электрической части. Также токовые части обладают специальной влагостойкой и теплостойкой изоляцией.

Использование тяговых двигателей в электротранспорте

В связи с активным внедрением в жизнь человека экологичных машин возникла потребность в использовании такого устройства, как тяговый электродвигатель для автомобиля. Именно он является главной движущей силой в такого рода транспортных средствах. В основе его работы лежит электромагнитная индукция. Движущая сила возникает в замкнутом контуре в результате изменения магнитного потока.

Чаще всего сам двигатель размещается между продольными балками спереди от батареи. В качестве конструкции передачи к ведущим колесам используется задний мост с карданной передачей. Допустимо использование цепной передачи в случае трехколесных моделей электромобилей. В такой ситуации монтаж осуществляет на подрамнике на задней оси.

Тяговый электродвигатель для автомобиля может быть как переменного, так и постоянного тока. Главная его задача состоит в передаче крутящего момента. Такой двигатель несколько отличается от классической электромеханической машины за счет своих компактных размеров и большой мощности.

Читайте так же:
Как называется выключатель для теплого пола

Тяговый электродвигатель для электромобиля допустимо использовать в системе «мотор–колесо» (рис. 2), которая еще не нашла активного применения и чаще всего ее можно заметить только в концепт-карах. В качестве исключения можно назвать электромобиль Volage, который поступит в продажу в скором времени.

Тяговый электродвигатель постоянного тока обладает рядом преимуществ, а именно:

  • компактные размеры и малый вес,
  • простота эксплуатации,
  • длительный срок службы,
  • отсутствие вредного воздействия на окружающую среду,
  • отличный КПД,
  • возможность рекуперации.

Стоит заметить, что существенные недостатки попросту отсутствуют, но один из них состоит в несовершенстве источников тока, которые и не позволяют внедрить эту технологию в массовое производство. Однако технический прогресс не стоит на месте, а значит, в скором времени практически каждый крупный производитель транспортных средств наладит производство автомобилей на электрических двигателях.

Железнодорожный транспорт

Агрегат тяговый АТГ-7370/600-6000 У2

Агрегат тяговый АТГ-7370/600-6000 У2 предназначен для питания тяговых двигателей через выпрямительную установку коллекторных тяговых двигателей, входит в состав газотурбовоза ГТ1, предназначенного для грузовых поездов на участках оборудованных системой газоснабжения.

Генератор синхронный тяговый для магистрального грузового газотурбовоза ГТ1H

Генератор синхронный тяговый ГСТ 7500/8150-5400-2У2 предназначен для питания через выпрямительную установку коллекторных тяговых электродвигателей, входит в состав силового блока магистрального грузового газотурбовоза ГТ1h, предназначенного для грузовых поездов, оборудованных системой газоснабжения.

Генераторы тяговые ГСТ

Генераторы синхронные явнополюсные ГСТ служат для преобразования механической энергии дизельных двигателей тепловоза в электрическую и питания тяговых электродвигателей постоянного тока через выпрямительную установку. Генераторы устанавливаются в кузове тепловоза.

Генератор постоянного тока ГПТ 840-750 У2

Генератор постоянного тока ГПТ 840-750 У2 предназначен для питания тяговых двигателей и является комплектующим изделием тепловозов типа ТЭМ-18.

Агрегат синхронный тяговый АСТМ 2800/600-1000 У2

Агрегат синхронный тяговый АСТМ 2800/600-1000 У2 предназначен для питания тяговых двигателей через выпрямительную установку, для питания систем возбуждения и энергопотребителей вспомогательных систем тепловоза, а также для питания цепей электроснабжения вагонов пассажирских поездов.

Агрегаты синхоронные тяговые АСТГ 2800/400-1000 У2 И АСТГ2-2800/400-1000 У2

Агрегат синхронный тяговый АСТГ 2800/400-1000 У2 предназначен для комплектации дизель-генераторных установок магистральных грузовых тепловозов 2ТЭ25К с коллекторными тяговыми двигателями типа ЭДУ-133Ц, а также для модернизации ранее изготовленных локомотивов.

Агрегат синхронный тяговый АСТГ2-2800/400-1000 У2 предназначен для питания через выпрямительно-инверторный модуль асинхронных тяговых двигателей, питания систем самовозбуждения и энергопотребителей вспомогательных систем грузовых тепловозов с асинхронным приводом (тепловозы типа 2ТЭ25А и ТЭ25А).

Возбудители ВСТ

Возбудители синхронные тяговые ВСТ предназначены для возбуждения тяговых генераторов тепловозов. Возбудитель представляет собой обращенную однофазную синхронную машину переменного тока с явно выраженными полюсами.

Двигатели тяговые ЭДУ

Двигатели тяговые четырехполюсные ЭДУ-133 УХЛ1 постоянного тока предназначены для привода колесных пар тепловозов.

Тяговый двигатель постоянного тока типа ЭДУ-136Р УХЛ1 с шихтованным корпусом предназначен для привода колесных пар магистральных тепловозов ТЭП 70 и других типов при опорно-рамном подвешивании на тележках тепловозов.

Читайте так же:
Электропередача постоянного тока тепловоз

Двигатель по габаритным, установочно-присоединительным размерам и рабочим характеристикам взаимозаменяем с двигателем ЭДУ-133 Р.

Двигатели асинхронные тяговые ДАТ

Двигатели асинхронные тяговые с короткозамкнутым ротором ДАТ-350-6 УХЛ1, ДАТ-470-8 УХЛ1 предназначены для привода колесных пар шестиосных грузовых тепловозов серий 2ТЭ25А, ТЭ25А мощностью 2 500 кВт в секции и серий 2ТЭ35, ТЭ35 мощностью 3 500 кВт в секции (только ДАТ-470-8 УХЛ1) с тяговой электропередачей переменного тока. Двигатели оборудованы элементами для опорно-осевого подвешивания с применением моторно-осевых подшипников качения.

Двигатель постоянного тока 4ПНЖ200МА

Двигатель постоянного тока 4ПНЖ200МА предназначен для привода вентилятора обдува тормозных сопротивлений на тепловозе.

Двигатели тяговые ДТК

Двигатель тяговый постоянного тока ДТК-800М У1 шестиполюсный с последовательным возбуждением предназначен для привода колёсных пар пассажирских электровозов постоянного тока ЭП2К с номинальным напряжением контактной сети 3 кВ. Двигатель выполнен на щитовых подшипниках качения. Конструкция уплотнений подшипников двигателя предотвращает вытекание смазки из подшипниковых узлов и проникновение в подшипниковые узлы пыли и влаги как снаружи, так и изнутри.

Двигатель тяговый постоянного тока ДТК-810 шестиполюсный с независимым возбуждением предназначен для привода колёсных пар грузовых магистральных электровозов постоянного тока 2ЭС6, с номинальным напряжением контактной сети 3 кВ. Двигатель выполнен на щитовых подшипниках качения. Конструкция уплотнений подшипников двигателя предотвращает вытекание смазки из подшипниковых узлов и проникновение в подшипниковые узлы пыли и влаги как снаружи, так и изнутри.

Двигатели постоянного тока ДПТ

Двигатели постоянного тока ДПТ предназначены для привода компрессорных установок тепловоза.

Стартер-генераторы 5СГ, 6СГ, 7СГ

Стартер-генераторы 5СГ, 6СГ, 7СГ предназначены для пуска дизель-генератора и для работы в качестве вспомогательного генератора тепловоза.

Двигатель асинхронный тяговый ДАВТ-280-15-4/6/12 У2(У5)

Двигатель асинхронный взрывобезопасный тяговый трехскоростной ДАВТ-280-15 с короткозамкнутым ротором предназначен для комплектации самоходных вагонов грузоподъемностью 15 тонн, работающих в подземных выработках угольных, калийных и сланцевых шахт, опасных по газу и пыли.

Двигатели асинхронные тяговые ДАТЭ-170-4 У2

Двигатель асинхронный тяговый с короткозамкнутым ротором ДАТЭ-170-4 У2 предназначен для привода колесных пар головных и промежуточных вагонов метрополитена моделей 81-720, 81-721, 81-740, 81-741.

Асинхронный двигатель АМВР-37 для мотор-вентилятора

Асинхронный трехфазный двигатель с внешним ротором АМВР-37 О3 предназначен для привода осевых мотор-вентиляторов охлаждения воды и масла дизелей тепловозов.

Сила тяги и тяговые характеристики локомотивов — Опыт создания тепловозов с электрической передачей переменного тока

Содержание материала

  • Сила тяги и тяговые характеристики локомотивов
  • Сцепление ведущих колес локомотива с рельсами
  • Физическая природа сцепления ведущих колес локомотива с рельсами
  • Коэффициент сцепления и методы его оценки
  • Тяговая характеристика автономного локомотива
  • Тяговые свойства тепловозного дизеля
  • Характеристики электрических передач тепловозов
  • Построение тяговой характеристики тепловоза по характеристикам электродвигателей
  • Опытные тяговые характеристики тепловозов с электрической передачей
  • Опыт создания тепловозов с электрической передачей переменного тока
  • Тяговые характеристики тепловозов с гидравлической передачей
  • Опытные тяговые характеристики тепловозов с гидравлической передачей
  • Тяговые характеристики тепловозов с механической передачей
  • Характеристики тяговых электродвигателей постоянного тока
  • Регулирование скорости движения и тяговые характеристики эпс постоянного тока
  • Тяговые характеристики элекроподвижного состава постоянного тока
  • Характеристики электроподвижного состава переменно-постоянного тока
  • Тяговые свойства электровозов с бесколлекторными электродвигателями
Читайте так же:
Установка теплового реле по току

Электрические передачи переменного тока состоят из тягового синхронного генератора переменного тока СГ, статического преобразователя частоты СПЧ и асинхронных короткозамкнутых тяговых электродвигателей АТД переменного тока. Такие передачи применены на опытных тепловозах ВМЭ1, ТЭ120, ТЭМ21. Асинхронные короткозамкнутые двигатели имеют заметные преимущества перед электрическими машинами постоянного тока (простота устройства, эксплуатационная надежность, высокая удельная мощность, жесткая естественная характеристика, уменьшение расхода меди, снижение затрат на обслуживание и ремонт и другие), что делает передачу переменного тока достаточно перспективной для применения на тепловозах. Очевидна эффективность применения таких передач на маневровых тепловозах. В этом случае можно строить четырехосные маневровые локомотивы с электрической передачей с приемлемыми нагрузками от оси на рельсы и обладающими высокими тяговыми качествами.
При этом упрощается система полной автоматизации управления работой такого локомотива.
Применение на отечественных тепловозах передач переменного тока сдерживалось отсутствием надежных и экономичных статических преобразователей частоты переменного тока, состоящих из выпрямительной установки и инвертора. Естественная жесткость характеристик АТД приводит к тому, что при изменении внешних нагрузок в широких пределах частота их вращения nАТд в рабочем диапазоне почти не изменяется. Изменение величины лАТд нерегулируемого электродвигателя зависит от скольжения ротора и составляет примерно 1 — 2 %.
Частота вращения ротора асинхронного тягового электродвигателя тепловоза, мин-1, определяется выражением

где р — число пар полюсов;f1 — частота питающего напряжения Ur, Гц; fр — частота скольжения ротора, Гц.
Скольжением ротора S асинхронного двигателя называют разность между частотой вращения магнитного поля статора пх и частотой вращения ротора nАTд, отнесенную к величине ηχ.
Частота скольжения и частота вращения ротора nАTд (или магнитного поля статора), связаны выражением

С учетом (2.26) выражение (2.25) примет вид

Разность f1 -fр =f2 также называют частотой скольжения ротора.
Величина скольжения ротора SАТд меняется от S = 1 при неподвижном роторе до S=0 при синхронном режиме его работы.

Из формулы (2.24) следует, что регулировать частоту вращения ротора асинхронного тягового электродвигателя переменного тока можно изменением числа пар полюсов р или частоты питающего напряжения f1.

Второй способ регулирования электродвигателя переменного тока, то есть регулированием питающего напряжения, оказался более простым и эффективным для целей локомотивной тяги и нашел практическое применение на опытных тепловозах.
Для устойчивой работы асинхронного короткозамкнутого двигателя в качестве привода транспортного средства необходимо осуществлять одновременное изменение ряда параметров питающего тока. Оптимальное соотношение этих параметров тока впервые было найдено академиком М.П. Костенко [16] и представлено в виде следующего равенства

(2.27)
где Uд1 и UДном — действительное и номинальное напряжение АТД, В; f1 и fном — действительная и номинальная частоты питающего напряжения, Гц; Mд1 и МДном — действительное и номинальное значение вращающего момента на роторе АТД, Н-м.
Как следует из выражения (2.27), оптимальный режим работы асинхронного тягового электродвигателя определяется соотношением трех его параметров: напряжения Uд 1, его частоты f1 и величины вращающего момента М. Такой режим работы АТД соответствует режиму постоянной мощности, что обеспечивает наилучшие значения к.п.д. передачи и тепловоза в целом.
Для регулирования частоты вращения ротора АТД на опытных отечественных тепловозах переменного тока используют статические преобразователи частоты, состоящие из выпрямительной установки и автономного инвертора тока.
Электрическая передача переменного тока маневрового тепловоза ТЭМ21, построенного на Брянском машиностроительном заводе, состоит (рис. 24) из синхронного тягового генератора переменного тока, двух статических преобразователей частоты и четырех асинхронных тяговых электродвигателей ДАТ-305. Синхронный тяговый генератор ГСТ1050-1000, имеющий три трехфазные обмотки (две тяговые и третья — для питания электроприводов вспомогательных машин), с помощью полужесткой муфты соединен с коленчатым валом дизеля 2-6Д49 мощностью 1100 кВт (1500 л.с.).

Рис. 24. Принципиальная схема электрической передачи переменного тока тепловоза ТЭМ21: СГ — синхронный тяговый генератор; УВУ — управляемая выпрямительная установка; АИТ — автономный инвертор тока; БЗТ — блок запирающих (тормозных) тиристоров; В-ТПЕ — управляемый вентиль цепи возбуждения СГ; RT — сопротивление тормозных резисторов; АТД — асинхронный тяговый электродвигатель

Читайте так же:
Пусковой ток теплового насоса

Каждый из статических преобразователей частоты СПЧ состоит из трехфазной управляемой выпрямительной установки УВУ и автономного инвертора тока АИТ и предназначен для регулирования частоты и амплитуды питающего напряжения UАТЦ асинхронных тяговых электродвигателей. Асинхронные тяговые электродвигатели АТД попарно подключены к статическим преобразователям. Реверсирование АТД осуществляется изменением последовательности чередования фаз питающего тока. Питание обмотки возбуждения синхронного генератора переменного тока производится от вспомогательной обмотки СГ через управляемый выпрямитель В-ТПЕ. Система возбуждения СГ функционирует по принципу прямого самовозбуждения с начальным подвозбуждением от источника постоянного тока.
В качестве приводов вспомогательных машин и механизмов тепловоза ТЭМ21 применены электродвигатели переменного тока. На тепловозе ТЭМ21 установлена система электрического реостатного торможения, которая является вспомогательным тормозом локомотива. Для управления значением тормозной силы локомотива при электрическом торможении используется блок тормозных (запирающих) тиристоров (БЗТ), с помощью которого обеспечивается заданное переключение групп тормозных резисторов RT при торможении и в режиме нагружения дизеля с помощью реостата.
Тепловоз ТЭМ21 оборудован бортовой микропроцессорной системой управления, контроля и диагностики, которая обеспечивает автоматическое управление работой локомотива в тяговом и тормозном режимах. Расчетная касательная сила тяги, реализуемая четырехосным тепловозом со сцепным весом 920 кН при расчетной скорости Vр = 9,15 км/ч, составляет FKp = 300 кН. Максимальная сила тяги в момент трогания с места при коэффициенте сцепления ψκ = 0,385 — FK max = 319,7 кН. Таким образом, опытный четырехосный тепловоз ТЭМ21 с электрической передачей переменного тока по тяговым свойствам заметно превосходит серийные шестиосные маневровые тепловозы ТЭМ2, ТЭМ6 с передачей постоянного тока.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию